31.08.2019

Возможна ли жизнь исключительно на энергии от ВИЭ?

Основное решение проблемы глобального потепления - прекращение сжигания ископаемого топлива. После прекращения использования угля, например, человечество остро будет нуждаться в электроэнергии. Так, прекрасным вариантом станут возобновляемые источники., с помощью которых можно электрифицировать все вокруг.

uaEnergy

231

0

Возможна ли жизнь исключительно на энергии от ВИЭ?

Это подразумевает собой использование транспортных средств и поездов на электричестве, отопление зданий с помощью электрических тепловых насосов, электрификацию промышленных производств, таких как литье и прокатка стали, например, а также использование возобновляемого электричества для производства водорода (аналогичного природному газу) для других потребностей. Тем не менее, ведутся споры о том, возможно ли полностью перейти на ВИЭ и как быстро можно осуществить этот переход. 

Устоявшиеся и новые технологии ВИЭ

Многие исследования направлены на возобновляемые источники энергии. Чтобы продемонстрировать эффективность и оценить стоимость проектируемых систем, исследователи используют компьютерные модели, которые рассчитывают потенциальное производство из различных технологий в каждый момент времени, основываясь на изменяющихся погодных условиях. Модель показывает, какая комбинация источников электроэнергии и систем хранения имеет наименьшую стоимость при постоянном удовлетворении потребностей в электричестве.

Результаты исследования показывают, что полностью возобновляемые электрические сети возможны в Соединенных Штатах, Европе, Австралии и других странах. Недавно также выяснилось, что острова также являются подходящими местами для перехода на ВИЭ из-за их малой площади и зависимости от импортируемого топлива.

Существует несколько способов производства электроэнергии из возобновляемых источников: гидроэнергия, энергия ветра, солнечная фотоэлектрическая энергия, геотермальная энергия и сжигание различных форм биомассы (растительных веществ). Это уже устоявшиеся технологии с рассчитанными затратами.

Другие технологии включают в себя волновую, приливную и концентрирующую солнечную энергию, где отражатели фокусируют солнечные лучи для производства энергии. Хотя их и можно использовать в будущем, важность решения проблемы изменения климата все равно стоит на первом месте даже для сформированных и используемых систем.

Сеть возобновляемых источников будущего

Эффективность систем возобновляемой энергии зависит от местоположения, изменений погодных условий и  наличия дополнительных источников для резервной генерации. Несмотря на привязанность к этим факторам, исследования в разных местах получают схожие результаты.

Наличие нескольких видов производства чистой энергии снизит затраты. В частности, солнечная энергия и ветер дополняют друг друга, если солнечный сезон проходит не в сезон ветров. Анализ демонстрирует, что комбинация нескольких типов обычно дешевле, чем каждый по отдельности.

Для большинства технологий большой масштаб снижает их стоимость. Например, в Соединенных Штатах, крупные солнечные станции могут быть более чем в 1000 раз больше, чем системы на крыше, и примерно вдвое дешевле. Чтобы минимизировать стоимость, нужно строить большие станции.

Поскольку солнечные и ветровые условия меняются в зависимости от ландшафта, системные затраты снижаются по мере роста производственной площади, поэтому необходима надежная электрическая сеть для перемещения электроэнергии из мест, где энергия в избытке, в места, где ее недостаточно. Также потребуется больше электроэнергии для таких сфер, как транспорт, который в настоящее время использует ископаемое топливо. Это означает, что сеть ВИЭ должна расти.

Исследования показывают, что использование чистой энергии в некоторой степени исключает применение определенных энергоносителей. То есть систем, которые снижают затраты по сравнению с постоянным хранением избыточной энергии. Тем не менее, некоторая форма хранения электроэнергии необходима. Аккумуляторы хорошо работают для уравновешивания кратковременных колебаний, но для хранения энергии в течение многих часов или дней гидроаккумулирующая батарея дешевле. Например, насосная гидроэлектростанция использует любую дополнительную энергию в энергосистеме для закачки воды и, когда требуется энергия, вода стекает обратно вниз для генерации энергии в турбине.

Гидроэлектроэнергия и электроэнергия на биомассе генерируется по необходимости, поэтому наличие их в возобновляемой электрической сети сокращает потребность в аккумулировании и снижает затраты. Оба производства имеют экологические последствия, которые необходимо контролировать.

Гидроэнергетика может изменить местные экосистемы. При сжигании биомассы выделяется углекислый газ, но некоторые исследования показывают, что выбросы углерода из биомассы являются явно предпочтительнее выбросов из ископаемого топлива. 

Системы возобновляемой энергии требуют большую площадь земли. Исследование, проведенное в США, показывает, что для обеспечения электричества от ветра, воды и солнца потребуется 0,42% суши и 1,6% суши для пространства между ветряными турбинами. Энергия биомассы требует гораздо больше земли, чем ветрогенерация или солнечные системы, поэтому биомасса не должна быть основным источником.

Настоящие барьеры - политические и культурные

Если вопрос не стоит в снижении затрат от будущей возобновляемой электрической сети, то подумаем об экологии. Избежать наихудших последствий изменения климата означает отказ от ископаемого топлива, независимо от того, экономит ли это деньги или нет. Тем не менее, переход на ВИЭ будет быстрее и политически проще, если он будет менее дорогим.

Недавний анализ генерации энергии на Маврикии показало, что затраты на возобновляемую электроэнергию аналогичны нынешним. В некоторых исследованиях также указывается, что затраты на ВИЭ в будущем будут ниже, чем нынешние на ископаемое топливо. То есть, когда затраты от угольной промышленности, например, сократятся, тогда и можно создавать больше объектов возобновляемой энергии.

И все это только с технической точки зрения. Объединение возобновляемых источников и хранения энергии - специфическая комбинация, зависящая от местных условий и предпочтений - может покрыть нужды в электричестве по доступной цене и снизить загрязнение воздуха.

Но для перехода на возобновляемые источники энергии необходима государственная политика. Изменение климата - это внешние издержки, которые несут общество, а не производители энергии, поэтому рыночные силы сами по себе не смогут осуществить переход. Помимо установления налога на углерод (возможно, проценты возвращаются потом населению), правительство может упростить создание необходимой инфраструктуры. Также важна и общественная поддержка. В теории, модернизация энергетической системы создаст рабочие места, много рабочих мест, что, возможно, является экономическим мерилом, наиболее важным для граждан.

Комментарии 0

Написать комментарий